氣浮選技術在水處理工藝中的應用

仝曉葉

大慶油田采油九廠

氣浮選技術在水處理工藝中的應用

仝曉葉

大慶油田采油九廠

隨著油田的開發(fā)，采出含油污水水質特性發(fā)生了變化，油珠顆粒變細小、乳化程度增高、難以聚并，懸浮固體顆粒變細小，穩(wěn)定性增強，出水水質達到過濾條件的目的更加困難。采用氣浮選技術部分或全部代替自然除油、混凝除油和污泥濃縮技術，可簡化污水處理流程、降低建設投資、減少污水處理費用；通過現場試驗證明，氣浮選技術用于處理分散油滴粒徑較小、原油比重大、乳化嚴重的含油污水時，具有明顯的優(yōu)勢。

氣浮選技術；水處理；水質；除油；處理效率

為適應西部外圍油田油藏的開發(fā)，采油九廠相應采用了三種回注方法。基本處理流程：第一種是自然沉降→混凝沉降→壓力過濾流程；第二種是橫向流聚結除油→壓力過濾流程；第三種是混凝沉降→射流式氣浮選除油→壓力過濾流程。第一種流程具有除油效率高、出水水質穩(wěn)定、對來水水質和水量的突然變化適應能力較強等優(yōu)點。但隨著油田的開發(fā)，采出含油污水水質特性發(fā)生了變化，油珠顆粒變細小、乳化程度增高、難以聚并，懸浮固體顆粒變細小，穩(wěn)定性增強，出水水質達到過濾條件的目的更加困難。第二種橫向流聚結除油技術的研究與應用，使得流程得以簡化，油水分離時間由原來的15.5 h降至小于3.0 h，但對懸浮物含量較高的水質適應性差的問題并未得到有效解決。第三種老式射流式氣浮選流程，溶氣水釋放效果差，水中絮凝團難以上浮，難以解決懸浮固體超標問題。

采油九廠共有4座含油污水深度處理站，除油沉降段主要工藝流程：自然沉降→混凝沉降流程；橫向流聚結除油流程；混凝沉降→氣浮選除油流程。由于除油沉降段的工作效率低，增加了過濾段的負荷，使過濾罐的反沖洗周期、化學清洗周期變短，一方面增加了水質站的負荷，另一方面也影響了濾后水質的穩(wěn)定達標。因此，如何提高含油污水深度處理站除油沉降段的處理效率，是采油九廠今后進行技術攻關和資金投入的方向。

1 老站改造采用沉降罐加氣浮選技術

從取樣室內絮凝沉降分析看，在水中懸浮難以沉降的物質主要是一些較為細小的礬花，針對這樣的水質特性，在選用氣浮選技術時應選用更適合于處理超微細氣泡的高效溶氣裝置。

溶氣泵流程與常規(guī)的水射器流程相比，溶氣壓力為0.6 MPa，大于水射器0.3 MPa的溶氣壓力，溶氣量更大，氣泡比水射器及空壓機流程產生的氣泡更小，氣泡分布更為均勻；同時具有較低的能耗，所以在增大顆粒之間相互聚并能力、提高分離效果上較好。

近幾年來，在大慶油田采油二廠聚南2—1聯(lián)及采油四廠杏十二聯(lián)進行了沉降罐加氣浮選技術現場試驗。試驗結果表明，沉降罐加氣浮選技術在不加藥條件下，比用沉降罐出水含油去除率提高56%，懸浮固體去除率提高28%；在加藥條件下，出水含油去除率提高77%，懸浮固體去除率提高42%。

沉降罐加氣浮選工藝應用于采油九廠龍一聯(lián)、新一聯(lián)提高除油沉降段工作效率時，在延長濾料使用周期及降低水處理藥劑成本上具有很好的應用前景。

目前，沉降罐加氣浮選技術改造的主要技術問題是選擇罐內布氣方式，綜合以前做過的試驗效果，認為選擇中心反應筒外中部布氣的效果較佳。

2 新建站采用氣浮選技術

橫向流除油技術是在斜板除油器的基礎上發(fā)展起來的，近幾年在油田中得到較為廣泛的應用。該技術工藝適合于原油相對密度小于0.9的含油污水處理，但對于污水中懸浮物固體含量較高的水質適應性較差。目前應用的絮凝劑一般需要2～4 h的絮凝沉降時間，而橫向流設計沉降時間為1 h，按處理負荷計算不到1.5 h，因此機械雜質不能從水中有效分離，造成濾料負荷大、水質難以實現穩(wěn)定達標。

采用斜板溶氣浮選裝置可彌補橫向流除油技術的不足，懸浮物去除率高，出渣含固率高（3%～5%），設計中可減少污泥濃縮工藝。針對采油九廠油崗來液含油量較低的特點，新建站工藝流程設計為：來液→斜板溶氣浮選裝置→兩級壓力過濾流程，與兩級沉降工藝相比，簡化后工藝一次性投資可降低15%。

3 稠油氣浮選技術

采油九廠有4個稠油區(qū)塊，稠油黏度大（560 mPa·s以上），探明儲量是3 370×104t，占采油九廠已探明儲量的40%。隨著稠油區(qū)塊上產開發(fā)，有必要對稠油水處理工藝進行調查研究和技術儲備。

稠油污水水質較復雜，含有多種雜質且水質波動較大。稠油污水與稀油污水相比，具有如下特點：一是稠油平均密度為900 kg/m3以上，油水密度差小，原油顆粒可長期懸浮在水中；二是黏滯性大，特別在水溫低時更顯著；三是溫度較高，在開發(fā)稠油過程中為降低原油黏度往往將溫度提高到70～80℃；四是乳化較嚴重，廢水易形成水包油型乳狀液。

根據稠油污水的水質，稠油污水處理工藝選擇一般具有以下特點：一是為達到油、水和泥的分離，選擇合適的破乳除油劑是先決條件。二是保證足夠的油、水和泥分離時間。因稠油密度大、油水密度差小，在充分破乳條件下進行，要加長油、水和泥分離時間。由于氣浮選技術具有除油效率高、停留時間短的優(yōu)點，目前多采用氣浮選技術取代重力沉降分離方式。試驗和實踐證明，誘導浮選（IGF）十分適用于油水密度差小的稠油污水處理。近幾年來，溶氣浮選（DAF）和渦凹浮選（CAF）也引入到油田稠油污水處理中。渦凹氣浮與其他氣浮相比，氣泡較大，理論上更適合于稠油的水質處理。

4 結論

含油污水作為油田注水的主要水源，氣浮選技術在油田含油污水處理中有廣泛應用前景。

（1）新型浮選裝置對污水含油及懸浮固體等指標處理效率高，處理后的水質能夠達到過濾段濾前水質的標準要求。

（2）用氣浮選技術部分或全部代替自然除油、混凝除油和污泥濃縮技術，可簡化污水處理流程，降低建設投資，減少污水處理費用。氣浮選技術用于處理分散油滴粒徑較小、原油比重大、乳化嚴重的含油污水時，具有明顯的優(yōu)勢。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.8.040